對于保障食品安全和人體健康的食品和農產品即時診斷（POCT）來說，開發(fā)微小、便攜的微流控檢測裝置具有極其重要的意義。熒光微流控技術以其快速、高效的反應效率，以及小巧、便攜、可操作和經濟等優(yōu)勢，在準確、可靠的食品安全分析方面得到了快速發(fā)展。然而，從材料到應用，熒光微流控技術的發(fā)展鮮有完整而深入的呈現。



為了解決上述問題，西北農林科技大學食品科學與工程學院季艷偉、王建龍教授在Trends in food science & technology期刊上發(fā)表了題為“An overview of fluorescent microfluidics into revealing the mystery of food safety analysis: Mechanisms and recent applications”的綜述論文，對熒光微流控芯片在食品安全控制中應用的最新進展進行了綜述，并重點總結了熒光微流控芯片的制備材料、熒光傳感機理以及其在食品污染物檢測中的應用。



圖1 不同材料制備的熒光微流控芯片

圖2 熒光微流控芯片在農藥殘留檢測中的應用

圖3 熒光微流控芯片在抗生素殘留檢測中的應用

圖4 熒光微流控芯片在細菌檢測中的應用

快速、準確地監(jiān)測食品中的有害物質是保障食品安全的必要環(huán)節(jié)。面對種類繁多、基質復雜的食品樣品，如何利用微集成設備實現快速、準確和即時檢測，對從農場到餐桌的整個食品生產運輸鏈條至關重要，尤其是在資源有限的偏遠地區(qū)。

微流控技術作為一門借鑒物理學、化學、納米技術等領域的新興技術，為食品安全檢測提供了新的途徑。熒光信號作為第二個視覺信號，比普通的比色傳感更加準確。特別是雙信號的熒光比值具有自校正功能，為熒光傳感提供了有力保障。

然而，微流控芯片對食品污染物的檢測還大多停留在實驗室研究階段，缺乏商業(yè)化應用。隨著納米材料、芯片技術、智能手機的發(fā)展以及多學科的交叉，基于熒光信號傳感的微流控芯片技術在食品檢測領域將朝著更高集成度、多分析的方向發(fā)展。

首先，根據現有報道，熒光芯片上的微流控技術主要針對單一食品污染物檢測。多重檢測主要集中在金屬離子和抗生素殘留方面，但目前對食品中致病菌的多重檢測較少。然而，同一種食品基質中很可能含有多種重金屬離子、農藥殘留或致病菌。

因此，開發(fā)基于熒光芯片的微流控多重檢測策略迫在眉睫。 其次，微流控程序需要使用溶液作為樣品，這在檢測肉類和谷物等固體物品時造成了一些限制。特別是樣品前處理過程的集成還處于初步階段，需要一個預處理步驟。這與快速檢測技術的要求相悖。同時，這阻礙了微流控技術用于實際樣品檢測的應用和商業(yè)化。其次，將多個功能單元（如樣品分離和前處理等）集成到微流控芯片中，增加了微流控芯片制備樣品的復雜度和成本。為簡化樣品制備過程，未來的微流控芯片應在保證修飾后的食品過敏原不影響檢測結果的同時，限制樣品制備步驟，提高檢測的準確性。

最后，基于熒光信號傳感的微流控檢測技術在光學系統(tǒng)的傳感和集成方面仍存在局限性。例如，Song等利用自制的帶有免疫球和熒光標記的微流控芯片作為信號輸出，建立了對金黃色葡萄球菌的捕獲。這種熒光標記和計數的方法仍然較為傳統(tǒng)，僅依靠肉眼觀察。而且，如果免疫球數量過多，可能會導致免疫球多層排列，導致檢測結果不準確。因此，開發(fā)智能數據集成平臺，如結合智能手機APP，可為測試結果的量化分析提供有效支持。

總之，未來的食品檢測將朝著便攜化、高靈敏度和多樣化的方向發(fā)展。同時，生物傳感器、納米材料、智能集中分析平臺等必須與檢測分析技術相結合。因此，隨著多學科的發(fā)展和學科交叉的深入，微流控與熒光物質的結合將應用于食品供應鏈的各個環(huán)節(jié)。微流控技術具有快速、簡便、無背景、超靈敏等優(yōu)點，在未來的食品監(jiān)測方法中將發(fā)揮重要作用。同時，我們也希望食品監(jiān)測的需求會帶動各種紙質檢測方法的深入發(fā)展，如微流控、免疫檢測、微注射器等。最后，我們相信隨著納米材料、微流控等領域的發(fā)展，"芯片實驗室"將以更小的形式集成更多樣的檢測分析數據，為食品安全檢測保駕護航。

審核編輯：劉清